大型结构局部非线性问题的数值子结构方法的验证与改进

对超高层建筑、超大跨度桥梁和高速铁路等重大工程进行有限元动力分析时,由于结构的模型非常大,自由度数有数千万,计算成本往往非常高,计算效率比较低.虽然数值子结构方法能较好地解决这类问题,但是仍然存在不足:通过子结构静力分析得到的非线性修正力项不适用于动力子结构问题;且使用不迭代算法的数值子结构方法要求计算步长很小,导致计...     

一种新型稳定可结合三维本构的近场动力学方法

[目的]针对目前两种近场动力学(PD)理论,键型PD(BPD)无法应用三维材料本构模型,而态型PD在均匀化过程中出现零能模式常导致强非线性问题不稳定的挑战,研究一种新型混合PD(HPD),以增强PD理论在求解复杂强非线性问题时的稳定性和实用性.[方法] HPD方法结合BPD和SPD的优点参照BPD,将PD点与影响域内其他PD物质点相连形成键,键上的力通过键中点截面上的应力及其法向向量的乘积计算得到,应力可由三维本构关系计算,而应变则使用与SPD类似的方法拟合得到.在HPD中,键力方向与键的方向并不一致.最后通过两个数值算例验证了HPD方法的正确性和稳定性.[结果]在第一个算例中,可以观察到两种影响域半径的HPD和有限元方法(FEM)的结果高度相似.力加载行(M-M)中的最大相对误差仅为4.58%,模型顶行(N-N)中的最大相对误差仅为0.51%.相比之下,由于零能模式的存在,SPD的最大相对误差为382.68%和5.61%.在第二个算例中,选择A点作为代表点,比较了3种方法计算的位移时程.在靠近底座的A点,SPD在位移计算的初始阶段表现出较高的精度.然而,当模型进入强非线性时,误差便会...     

考虑碎石桩加固的液化场地桥梁地震风险分析

以一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为例,建立三个液化场地桩-土-桥梁体系平面应变有限元模型,考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应,探究碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果.通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震危险曲线,在概率理论框架下诠释碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响,并对有无碎石桩加固措施的计算...     

高速铁路车-轨-桥耦合系统实时混合试验的高效计算方法

高速铁路系统实时混合试验中列车运行速度快,需要建立足够长的桥,且必须采用精细化的车-轨-桥耦合数值模型,因此对数值计算的精度和效率都有很高的要求.同时,实时混合试验对实时性要求较高,每一步都需要在极短时间内完成,进一步增加了问题的难度.有鉴于此,文中提出了一种新型计算方法——移动荷载积分法,在试验前对桥梁数值子结构计算...     

基于滑动单元的高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的动力相互作用分析

基于一种滑动单元,使用弹簧阻尼磁浮力模型,推导了适用于高速磁浮列车-轨道梁系统的滑动单元的刚度矩阵.在有限元OpenSees软件平台上建立了二维平面内高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的有限元模型.以TR08磁浮列车和上海Emsland磁浮轨道梁为例,进行建模计算,得到了磁浮列车与桥梁的动力响应及其振动规律.通过与文献中的结果进行对比,验证了模型结果的可靠性,改进后的滑动单元可用来研究高速磁浮列车-轨道梁耦合系统的车桥耦合动力问题.